Astrodvorek Kamenné Žehrovice

Kvasary !

Kvasary a vůbec aktivní galaxie jsou nejvzdálenější objekty, jaké mohu z naší vesničky fotit nebo pozorovat. Jsou od nás nepředstavitelně daleko a poháněny obřími černými dírami v centrech aktivních galaxií září (nebo přesněji kdysi zářily) tak intensivně, že o x miliard let později je lze vidět z druhého konce vesmíru.

------

Fotografování vzdálených galaxií (aby to nebyly jen tečky) relativně malým teleskopem má své limity. A tím je zatím pro mě miliardu světelných let (s červeným posuvem "pouhých" z~0.075) vzdálená kupa galaxií v Severní koruně, Abell 2065. Její centrální část vidíte na následujícím obrázku, na který jsem vzhledem k podmínkám (focení za slunovratu relativně malým přístrojem kousek od Prahy) docela hrdý:

Abell 2065 

------

Ještě o hodně vzdálenější objekty lze nají na fotce nebo dokonce i zahlédnou (tedy aspoň jako ty tečky) pokud jsou ve skutečnosti neskutečně jasné. Tak třeba nejznámější kvasar 3C273 je od nás vzdálený 2.4 miliardy světelných let (je to  jeden z nejbližších a nejjasnějších kvazarů a vůbec první objevený v r. 1963), má červený posun z~0.158 a s magnitudou 12.9 je dobře pozorovatelný už středními amatérskými přístroji, což mohu sám potvrdit. Koncem roku 2016 byl dokonce relativně snadno pozorovatelný blazar CTA-102 v Pegasu  s z = 1.037, který tehdy zjasnil o nějakých 5 magnitud a stal se tak vůbec nejvzdálenějším objektem (8 miliard sv. let), který jsem zřejmě v životě vůbec mohl zahlédnout v okuláru relativně malého dalekohledu.
A něco můžete vidět i na předchozím snímku - malá šipka vlevo dole ukazuje na sotva znatelný světlejší bod, ve skutečnosti kvasar s
z = 2.375, od kterého k nám světlo cestovalo už téměř 11 miliard let.

K zájmu o extrémně vzdálené objekty mě před pár roky  přivedla náhodná návštěva webu Josepa Drudise, který se tím dost podrobně zabýval a snažil se o fotky vůbec nejvzdálenějších objektů, které lze s amatérským vybavením zachytit  (víc k tomu na jeho stránce https://astrodrudis.com/ultra-deep-sky/ ). Protože sám vím o kosmologii něco tak z druhé nebo třetí ruky, zkusil jsem si najít na wikipedii, co to všechno vlastně znamená. I když tomu stále nerozumím, něco o tom níže přidám.
Kromě toho, že jsem zkusil pár jeho objektů vyfotit jsem si také všimnul (nebo mi to připomněli kolegové na astronomickém fóru, nejčastšji MilAn), že nějaké ty kvasary se najdou prakticky na každém hlubším snímku vesmíru, tedy když se je naučíte hledat (třeba přes Aladin na internetu). Na výřezech z mých starších snímků mohu ukázat pár příkladů (na celém záběru jich bývají i desítky) :

------

                         

Pěkně jasný (a hezky modrý) kvasar 19m s z~1.66 najdete u galaxie NGC 5963 v Draku a hned tři (zleva:  z~1.65, 2.03 a (galaxie) 0.26) u nedaleké NGC 5905. Vpravo je ještě kvasar s z=2.66, jeden z těch schovaných za kupou galaxií Abell 1656 ve Vlasu Bereniky.

       

Pro mě už docela limitní byl kvasar 21.5m  s červeným posunem z~3.08 u pěkné NGC 4216, snadnější byly (na výřezu ze stejného snímku) dva kvasary ~20.5m s z~3.71 resp. 2.3 u sousední NGC 4206. Napravo je ještě malý výřez ze záběru NGC 2903 s třemi kvasary s (odshora) z=1.99, 3.78 a 0.8 u malé skupinky tří galaxií PGC1650398, která sama je od nás vzdálené "jen" miliardu světelných let..

------

 

     

A ještě nejvzdálenější kvasary, jaké jsem zatím na svých snímcích galaxií (teď v r.2022) náhodou našel, s červeným posunem přes 4 (což byl ještě v roce 1987 světový rekord a světlo od nich k nám vesmírem cestovalo přes 12 miliard let). Ten na výřezu vlevo (poblíž NGC 4302) má z = 4.27 a na dalším (u NGC 3227)  je kvasar s z = 4.20. Podíval jsem se znova i na pár starších snímků a na záběru NGC 474 z r. 2016 jsem našel (vpravo) kvasar se z = 4.23; poblíž něho je navíc patrná (jako rozmazané načervenalé flíčky) víc než 4 miliardy světelných let vzdálená kupa galaxií.

------

 

 

Celkem už bylo objeveno přes milion kvasarů a na většině "hlubších" snímků oblohy je jich tedy mnoho. Na ukázku zmenšený výřez ze snímku spirální galaxie NGC 3486, kde Aladin označil celkem 13 kvazarů s červenými posuvy od 0.77 do 3.6. Z nich 12 je na záběru vidět, třináctý (malá šipka vpravo nahoře) už ne.

------

------

Teď zase zpátky. Tehdy po první návštěvě zmíněných stránek J. Drudise jsem si na zkoušku vybral docela jasný kvasar 19m s z=5.18. A ten byl uprostřed výsledného snímku hned pěkně vidět (a k tomu ještě další kvasar, vlevo). Po čase se ale ukázalo, že je o dost blíž !

Po asi dvou létech (v květnu 2020) jsem si na kvasary znovu vzpomněl a zase u Drudise jsem si vybral velice ambiciózní objekt, aktivní galaxii (i podle Aladina) s červeným posunem z=7.0082.  S malým 19cm dalekohledem by to určitě mohlo být zajímavé.
Moc jsem od toho pravda nečekal, ale po zpracování dat (asi 4.5 hodiny expozic) se na správném místě jakási slabá skvrnka objevila.. A to mě velice uspokojilo, bohužel asi jen na týden. Podle zákona schválnosti se pak totiž data na Aladinu opět změnila (aktualizace na  přehlídku SDSS DR16) a místo z~7 je teď u stejného objektu úplně jiné (ale pěkné) spektrum odpovídající z
=0,545.  Ten Sloan mi to asi už dělá schválně..
Už tedy tomu Drudisovi přílš nevěřím (slíbil taky, že to u sebe zkontroluje, ale ani pak nic na svých stránkách nezměnil), a ty kvazary místo focení jak jste viděli jen občas hledám na svých hotových snímcích galaxií.



------


Červený posuv, vzdálenosti a rozpínání vesmíru
(pokud rozumíte kosmologii, dál už raději nečtěte)

I ke mně se tedy už doneslo zjištění pana Hubbla, že se náš vesmír rozpíná (a vinou kosmologické konstanty popř. přímo temné energie v poslední době stále rychleji) už od Velkého třesku, který nastal někdy před asi 13.8 miliardami let, tedy už docela dávno. Potvrzuje to m.j. červený posuv (tedy posuv směrem k delším vlnovým délkám) spekter chemických prvků (třeba vodíku) u hodně vzdálených objektů. Červený posuv se obvykle označuje jako z. Jeho příčin může být ve skutečnosti víc, to tady ale raději vynecháme.
Důležité je, že červený posuv je veličina relativně snadno měřitelná (v našem případě stačí mít dostatečně velký teleskop s detektorem, který zachytí i extrémně slabý signál ve vhodném spektrálním oboru a umožňuje tak měřit spektra) a lze jej použít jako indikátor vzdálenosti kosmologických objektů.
K tomu ale ještě potřebujeme znát vztah mezi vzdáleností zdroje a červeným posuvem v rozpínajícím se vesmíru a to mohou poskytnout jenom příslušné kosmologické teorie. Málokdo z nás je Einstein a tak jen využijeme výsledky dnes obecně přijímaných modelů založených na obecné teorii relativity, z nichž vychází i různé kosmologické kalkulátory na internetu (např. zde). Když tam zadáme zjištěné z a pár dalších parametrů (Hubblovu konstantu H, t.j. rychlost rozpínání vesmíru, jeho stáří a další už méně průhledné) oznámí třeba, jak dlouho světlu trvalo k nám doletět.
Na obrázku vpravo je graf, který jsem takhle dostal a kam jsem přidal i data od obrázků J. Drudise (body, získané zřejmě s mírně odlišnými parametry). Kvazary na mých běžných snímcích mají nejčastěji červený posuv mezi 1 a 4, což zhruba odpovídá době před 6 až 11,5 miliardami let. K začátku vesmíru to má ale stále dost daleko, např. reliktní záření (mikrovlnné pozadí) odpovídající teplotě 2,725 K se vydalo na cestu už 379 tisíc let po Velkém třesku a má červený posun z = 1089 !

Situaci ještě víc komplikuje rozpínání vesmíru, takže i když už tušíme, jak dlouho to k nám světlu trvalo, není (zvlášť pro mě) úplně triviální otázka, jak daleko byl daný objekt v době, kdy k nám od něj světlo vyletělo nebo jak daleko je dneska. Dokonce se zdá, že třeba kvasar s z=4 byl v době, kdy se od něj světlo vydalo na cestu  k (ještě neexistující) Zemi blíž, než třeba v podobné situaci kvasar se z=1. Ten první ovšem zasvítil o miliardy let dřív a jeho světlu vlastně rozpínání vesmíru celou dobu prodlužovalo cestu, kterou ještě muselo urazit.
Pro jistotu detaily radši vynechám, zvídaví čtenáři si mohou leccos najít na internetu.  Musím ale dodat, že česká verze wikipedie dostatečným zdrojem informací o kosmologii zatím bohužel není.
Teď k praxi. Vyhledáváním extrémně vzdálených objektů se už dlouho zabývá třeba projekt SDSS (Sloan Digital Sky Survey), který zahrnuje měření spekter milionů podezřelých "hvězdiček" a zaznamenal už přes milion kvazarů. Výsledné katalogy jsou postupně dostupné na webu. Ale jak jsem už sám  (dvakrát !) zjistil, ta data se bohužel mohou časem (po přeměření) docela měnit.

 

Amatérští astrofotografové se pochopitelně snaží fotit spíš "hezké" vesmírné objekty, od planet přes hvězdokupy nebo mlhoviny až po blízké galaxie, tedy obrázky, které na diváky nějak positivně působí (a je na nich něco vidět). Extrémně vzdálené objekty se na snímcích projeví jen jako slabé tečky či skvrnky a ty samozřejmě příliš atraktivní nejsou. Snad jen pro toho, kdo se o vesmír zajímá trochu víc a zkusí si ty (pro mě nekonečné) vzdálenosti představit.
Z druhé strany jen vyfotit takový objekt aspoň jako tečku je vlastně někdy docela jednoduché a záleží pouze na "hloubce" snímku, když si už na internetu můžete zjistít, kde hledat. Já se obvykle dostávám někam k magnitudám 21-22, někteří i čeští astrofotografové o 2-3 magnitudy dál a tam je podobných objektů jistě vidět ještě o dost víc.
Tak se taky zmíněný J. Drudis (se 17" teleskopem) mohl chlubit (i když mu už moc nevěřím), že většina jeho snímků představovala (postupně) aktuální světový rekord ve vyfocení nejvzdálenějšího objektu amatérským vybavením.


 

JKŽ, 16.5.2020 a 11.7.2022

------

Zpět